[發明專利]一種具有親疏水結構的氣體擴散層及其制備方法

在審

• 申請號: 202210278962.8
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114824296A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 牛秦川;賴聯鋒;任志英;李明林
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01M4/86
• 分類號: H01M4/86;H01M4/88
• 代理公司: 福州市景弘專利代理事務所(普通合伙) 35219
• 代理人: 邱丹騰

1.一種具有親疏水結構的氣體擴散層，其特征在于，包括親水區和疏水區；

所述親水區為僅由親水劑處理后的氣體擴散層局部區域，所述疏水區為由親水劑、疏水劑先后處理后的氣體擴散層局部區域；相鄰親水區通過疏水區間隔開；

所述親水劑為具有氧化性的溶液，所述疏水劑包括聚四氟乙烯乳液、氟化乙烯丙烯共聚物、聚偏氟乙烯乳液或聚六氟丙烯乳液中的任意一種或至少兩種的組合。

2.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述疏水區為多個，每個疏水區的面積大小呈以下變化：

在預設方向上呈梯度依次增大，或呈梯度依次減小；或者，

呈中間大四周小，或四周小中間大。

3.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述親水劑為過氧化氫、高錳酸鉀或重鉻酸鉀。

4.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述親水劑為質量濃度為30％的過氧化氫溶液。

5.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述疏水劑為聚四氟乙烯乳液，所述聚四氟乙烯乳液為由聚四氟乙烯、異丙醇、丙三醇按10：85：5的比例混合后稀釋得到的乳液。

6.根據權利要求5所述的氣體擴散層，其特征在于，所述聚四氟乙烯乳液的質量分數為20wt％。

7.根據權利要求1所述的氣體擴散層，其特征在于，所述具有親疏水結構的氣體擴散層的接觸角差值30°。

8.權利要求1至7中任意一項所述的氣體擴散層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、預處理：將待處理氣體擴散層浸在去離子水中，超聲振蕩后，自然晾干；

S2、親水化處理：將晾干的待處理氣體擴散層浸入親水劑中，加熱至75℃～85℃，并保溫1.5～2.5h，用去離子水沖洗2～4次，在去離子水中超聲震蕩，干燥；接著，將干燥后的氣體擴散層于400℃～500℃下煅燒1.5～2.5h，去離子清洗、干燥，得到親水性氣體擴散層，備用；

S3、疏水化處理：將所述親水性氣體擴散層按照預設的區域進行親疏水區域劃分，將疏水劑涂覆在疏水區上，并沿所述親水性氣體擴散層的厚度方向抽氣干燥，反復涂覆干燥2～4次；接著，將干燥后的氣體擴散層于115℃～125℃下保溫0.5～1.5h，用去離子水沖洗2～4次，晾干；接著，將晾干的氣體擴散層于350℃～400℃下煅燒1.5～2.5h，得到具有親疏水結構的氣體擴散層。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述待處理氣體擴散層為生碳紙或生碳布。

10.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，在步驟S3中，所述疏水劑的涂覆方法包括刮涂法、絲網印刷法、涂布法或噴涂法。